Primera observación del campo magnético circundante a un agujero negro

El 10 de abril de 2019 la ciencia se hizo mainstream. Al día siguiente casi todos los periódicos mostraban la misma imagen en su portada: una especie de rosco anaranjado y difuso cuyo pie de foto rezaba algo así como: primera imagen obtenida de un agujero negro. La noticia revolucionó la radio y con ella se abrió algún que otro telediario.  Al fin podíamos ponerle cara al gran villano de la mala ciencia ficción, esa bestia capaz de devorar incluso a la luz y de jugar con el espacio y el tiempo de sus inmediaciones. Aunque si somos precisos la imagen mostraba la sombra de un agujero negro (la oscuridad central) y la materia que se arremolinaba en torno a él, caliente por el rozamiento.

Por si fuera poco, aquel agujero negro era nuestro vecino. Se encontraba en el centro de la galaxia Messier 87, lo cual convertía al “fotografiado” en M87* (pronunciado ese * como “estrella”). Analizando los datos, los científicos descubrieron que estaban ante un núcleo activo de galaxias, esto es: un agujero negro situado en el centro de una galaxia y que engulle tanto que en sus alrededores (y de forma perpendicular a su disco) se disparan dos grandes chorros de energía. Los titulares no tardaron en convertirse en memes, comparando el agujero negro con todo tipo de objetos anulares, desde los valencianos buñuelos de calabaza hasta un flotador. Sea como fuere, todavía quedaba muchísimo que estudiar sobre M87*, pero tan pronto llegó la fiebre mediática como desapareció, o al menos, así ha sido hasta ahora.

Un detalle clave

Buceando en los datos obtenidos en 2017 y que se utilizaron para procesar la famosa imagen de 2019, los investigadores han podido distinguir que, buena parte de la luz recibida de M87 estaba polarizada. Lejos de ser un detalle despreciable, la polarización de la luz puede deberse a temperaturas elevadas y a intensos campos magnéticos, lo cual nos habla acerca de la naturaleza del M87*, o más concretamente, de su periferia. Este ha sido el hilo del que los expertos han podido tirar para ofrecernos la nueva imagen del agujero negro, la primera que muestra el campo magnético de uno de estos monstruos astronómicos.

Cuando hablamos acerca de las características de un agujero negro no parece haber demasiados detalles que dar, todo lo que pudiera haber sido antes de colapsar sobre sí mismo creando una región del espacio-tiempo excepcionalmente densa, es cosa del pasado, por eso suele decirse que los agujeros negros no tienen pelo (“detalles”). Al formarse, se pierden las propiedades de la materia original manteniéndose tan solo tres de ellas. Por un lado, la masa, de hecho, podemos hablar acerca de lo masivo que es un agujero negro. Por otro lado, la velocidad de rotación, la cual ya fue estimada en el primer estudio presentado en 2019. Finalmente, el campo electromagnético, y ese es el detalle que este nuevo estudio ayuda a comprender mejor.

En función de las dos últimas características antes indicadas podemos hablar de cuatro tipos de agujeros negros: los agujeros que ni rotan ni tienen carga son conocidos como agujeros negros de Schwarzschild; aquellos que tampoco rotan, pero sí tienen carga, son los agujeros negros de Reissner-Nordström; cuando sí rotan, pero no tienen carga, nos encontramos ante un agujero negro de Kerr; y por último, si les sucede como posiblemente ocurre con M87* y cumplen ambos criterios, serán considerados agujeros negros de Kerr-Newman.

“Todo está muy polarizado”

En cuanto a la polaridad de la luz, esto puede sonar muy técnico, pero hay una forma de entenderlo e incluso probarlo con nuestros propios ojos. La luz es radiación electromagnética, como las ondas de radio, las microondas o los rayos X. Podemos imaginar estas ondas como una línea serpenteante que, de forma regular, sube y baja, como el perfil de las olas del mar (o la función seno, si queremos utilizar las matemáticas) Lo que cambia entre ellas es, por lo tanto, la frecuencia, la distancia existente entre las partes más altas de sus “olas”. Mientras que las microondas tienen sus picos muy separados, los rayos X los tienen muy juntos.

No obstante, estas ondas no suelen ser “planas”, como los ejemplos puestos en el párrafo anterior, donde el mismo haz de luz oscila todo él de arriba abajo. Lo normal es que oscilen en todas las direcciones a no ser, claro, que polaricemos la luz. Al hacerlo, se consigue que la totalidad de un haz “suba y baje” sus ondas de forma paralela entre sí

Puede sonar extraño, pero esto tiene un efecto interesante. Muchos teléfonos tienen pantallas polarizadas, que emiten luz con una orientación concreta. Por otro lado, los cristales de algunas gafas de sol también están polarizados, actuando como un filtro que solo deja pasar la luz que llega con determinada orientación. Prueba a ponerte unas gafas de sol y encender tu teléfono ante ti. Ahora gira el teléfono como si fueran las manecillas del reloj. Verás que, si ambos están polarizados, la pantalla parece apagarse un par de veces por cada vuelta. Eso es porque estamos enviando la luz con una orientación perpendicular a la del filtro y, simplemente, no es capaz de llegar a nuestros ojos. De hecho, este es un buen modo de comprobar cómo de polarizadas están unas gafas de sol.

Al conocer la polarización de la luz que nos llega del agujero negro, pueden entenderse con mayor detalle las características de su periferia y, por lo tanto, ahondar en la naturaleza de los chorros de energía que dispara, los cuales se extienden 5000 años luz (como poco). Por lo que, gracias a estos dos nuevos artículos publicados en la revista The Astrophysical Jorunal Letters, ahora estamos un poco más cerca de comprender cómo funcionan los núcleos activos de galaxias. Pero, sobre todo, hemos conseguido volver a demostrar el increíble poder de la tecnología, combinando ocho telescopios para conseguir la resolución equivalente a un radiotelescopio del tamaño de nuestro planeta, permitiéndonos así ver el corazón de una galaxia que se encuentra a más de 53 millones de años luz de aquí.

QUE NO TE LA CUELEN:

• A pesar de que es muy tentador llamarlo “fotografía” estaríamos ante uno de esos errores que se pagan caros con los expertos. Sería el equivalente a llamarle piedra a una roca ante un geólogo o clima al tiempo meteorológico en presencia de un meteorólogo. Las fotografías captan luz del espectro visible, pero aquí se ha trabajado con otros tipos de radiación electromagnética empleando radiotelescopios, por lo que conviene llamarle imagen. Si somos incluso más puristas, evitaremos hablar de “imagen de un agujero negro” y diremos que se trata de la imagen de la periferia de un agujero negro.

REFERENCIAS (MLA):

• Akiyama, Kazunori et al. “First M87 Event Horizon Telescope Results. VII. Polarization Of The Ring”. The Astrophysical Journal Letters, vol 910, no. 1, 2021, p. L12. American Astronomical Society, doi:10.3847/2041-8213/abe71d. Accessed 25 Mar 2021.
• Akiyama, Kazunori et al. “First M87 Event Horizon Telescope Results. VIII. Magnetic Field Structure Near The Event Horizon”. The Astrophysical Journal Letters, vol 910, no. 1, 2021, p. L13. American Astronomical Society, doi:10.3847/2041-8213/abe4de. Accessed 25 Mar 2021.
• Akiyama, Kazunori et al. “First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow Of The Supermassive Black Hole”. The Astrophysical Journal, vol 875, no. 1, 2019, p. L1. American Astronomical Society, doi:10.3847/2041-8213/ab0ec7. Accessed 25 Mar 2021.
• Akiyama, Kazunori et al. “First M87 Event Horizon Telescope Results. VI. The Shadow And Mass Of The Central Black Hole”. The Astrophysical Journal, vol 875, no. 1, 2019, p. L6. American Astronomical Society, doi:10.3847/2041-8213/ab1141. Accessed 25 Mar 2021.
• Akiyama, Kazunori et al. “First M87 Event Horizon Telescope Results. V. Physical Origin Of The Asymmetric Ring”. The Astrophysical Journal, vol 875, no. 1, 2019, p. L5. American Astronomical Society, doi:10.3847/2041-8213/ab0f43. Accessed 25 Mar 2021.
• Akiyama, Kazunori et al. “First M87 Event Horizon Telescope Results. IV. Imaging The Central Supermassive Black Hole”. The Astrophysical Journal, vol 875, no. 1, 2019, p. L4. American Astronomical Society, doi:10.3847/2041-8213/ab0e85. Accessed 25 Mar 2021.
• Akiyama, Kazunori et al. “First M87 Event Horizon Telescope Results. III. Data Processing And Calibration”. The Astrophysical Journal, vol 875, no. 1, 2019, p. L3. American Astronomical Society, doi:10.3847/2041-8213/ab0c57. Accessed 25 Mar 2021.
• Akiyama, Kazunori et al. “First M87 Event Horizon Telescope Results. II. Array And Instrumentation”. The Astrophysical Journal, vol 875, no. 1, 2019, p. L2. American Astronomical Society, doi:10.3847/2041-8213/ab0c96. Accessed 25 Mar 2021.